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Speicher mit höherer Kapazität
Eine Alternative zum Flash-Speicher, der Daten mit Arrays von mikroskopischen Sonden speichert und abruft, könnte bald auf dem Markt sein. Nanochip , ein Unternehmen mit Sitz in Fremont, Kalifornien, hat vor kurzem 14 Millionen US-Dollar gesammelt, um die Arbeiten an Prototypen abzuschließen, die es im nächsten Jahr zur Evaluierung an Hersteller von elektronischen Geräten liefern soll.
Scharfe Erinnerung: Ultrascharfe Siliziumspitzen wie diese, die nur 10 Nanometer breit sind, sind das Herzstück einer neuen Speichertechnologie, die schon bald eine Alternative zu Flash darstellen könnte.
Die Technologie von Nanochip bietet Flash-Speichern Vorteile, sowohl in Bezug auf die speicherbare Datenmenge als auch die Kosten pro Speicherchip, sagt Gordon Knight , CEO des Unternehmens. Die ersten Prototypen werden etwa 100 Gigabyte speichern, sagt er – mehr als die zehn Gigabyte, die heute auf Flash-Speicherkarten gespeichert sind. Schließlich könnten die Geräte Daten im Terabyte-Bereich speichern, sagt er. Das ist wahrscheinlich außerhalb der Reichweite von Flash-Speicher, sagt Stefan Lai , ehemals Direktor für Flash-Speichertechnologie bei Intel und jetzt wissenschaftlicher Berater von Nanochip.
In Flash-Speichern werden Informationen unter Verwendung spezialisierter Transistoren gespeichert, von denen jeder durch ein Gitter aus leitenden Drähten adressiert wird. Im Gegensatz dazu speichert die Nanochip-Technologie Informationen, indem sie Daten mithilfe einer Reihe von mikroskopischen Auslegern mit jeweils einer extrem scharfen Spitze auf ein Dünnschichtmaterial schreibt. Die Größe jedes Bits wird bei den ersten Geräten 15 Nanometer betragen, theoretisch könnten es aber nur ein paar Nanometer sein.
Der Array-basierte Speicher von Nanochip bietet eine Alternative zu Flash-Speicher und Festplatten. Abgesehen davon, dass mehr Daten als Flash gespeichert werden, ist es billiger und kann ungefähr genauso schnell sein, sagt Knight. Darüber hinaus könnte es länger als Flash dauern. Im Vergleich zu Festplatten werden die verwendeten Herstellungsverfahren die Geräte von Nanochip für kleine tragbare Elektronikgeräte wirtschaftlicher machen, sagt Lai. Die Speichergeräte des Unternehmens wären außerdem robuster als Festplatten und würden praktisch geräuschlos laufen.
Die Idee, mikroskopisch scharfe Spitzen zum Speichern von Daten zu verwenden, ist nicht neu. Ende der 1990er Jahre demonstrierte IBM seine Tausendfüßler Technologie, die Arrays von tausend solcher Spitzen verwendet, um Bits zu schreiben und zu lesen. (Siehe Bugged about the Future of Magnetic Storage? ) Das Millipede-Programm ist bei IBM noch aktiv, hat aber bisher keinen kommerziellen Speicherchip produziert. Nanochip verwendet einen ähnlichen Ansatz.
Während IBMs Millipede jedoch ein Polymermaterial verwendet, bei dem die Daten durch Erhitzen und Eindrücken des Materials mit der ultrascharfen Spitze gespeichert werden, verwendet Nanochip ein Material, das elektronisch geschrieben werden kann: Anlegen einer Spannung durch die Spitze ändert den elektronischen Zustand des Materials an der Stelle des Kontakts. Dieser Zustand kann später mit einer schwächeren Spannung gelesen werden. Knight sagt, dass der elektronische Prozess schneller ist als ein thermischer Prozess.
Eine verbleibende Herausforderung besteht darin, einen kompletten Chip mit Tausenden von Auslegern zu entwickeln. Die Arrays müssen auf einem Tisch montiert werden, der mit elektrostatischen Kräften über das Speichermaterial bewegt und mit einer Elektronik kombiniert werden kann, die es ermöglicht, jede Spitze separat zu steuern. Ein Teil der Herausforderung besteht darin, die Algorithmen zur Steuerung des Geräts zu schreiben, um die Datenspeicherung mithilfe des beweglichen Tisches zu optimieren, sagt William King , Professor für Maschinenbau und Ingenieurwissenschaften an der University of Illinois in Urbana-Champagne. (King war Teil des Millipede-Teams bei IBM und ist ein wissenschaftlicher Berater von Nanochip.) Sowohl auf Festplatten als auch im Flash-Speicher, sagt er, kann auf Bits sequentiell zugegriffen werden. Um jedoch in diesem System die Vorteile der parallelen Anordnungen von Spitzen nutzen zu können, müssen Verfahren zum gleichzeitigen Speichern und Abrufen von Tausenden von Bits entwickelt werden.
Es ist eine große Herausforderung, aber ich glaube, dass es machbar ist, sagt Lai. Und wenn Sie die Probleme lösen, steht Ihnen eine ganz neue Speichertechnologie zur Verfügung.